патфиз
.docx§ 30. Ускорения. Перегрузки. Невесомость
Ускорения. Равномерное движение в пространстве даже с очень большой скоростью не ощущается человеком и тем более не является болезнетворным (например, движение Земли вокруг своей оси и вокруг Солнца), но изменение скорости движения (ускорение) может резко влиять на состояние организма.
Болезнетворное влияние ускорений определяется их величиной, длительностью и направлением действия, а также чувствительностью организма. Действие малых ускорений в наземных условиях становится причиной «укачивания» или кинетозов. Большие ускорения, развивающйеся в реактивных летательных аппаратах, приводят к перегрузкам, испытываемым пилотами сверхзвуковых самолетов и космонавтами.
Кинетозы (от греч. kinesis — движение) возникают при качке судна на море (морская болезнь), при полете самолета (воздушная болезнь), при вращении на каруселях, качелях и пр., у особо чувствительных лиц при езде на автомобиле, в поезде. В этих условиях обычно на организм действуют ускорения порядка 1—2 g, оказывающие болезнетворное действие, в основном рефлекторно, через следующие рецепторы: а) вестибулярный анализатор (механорецепторы ото литового аппарата воспринимают преимущественно прямолинейные ускорения, рецепторы полукружных каналов — угловые ускорения); б) проприорецепторы мышечных веретен, связок, сухожилий, суставов и механорецепторы (тактильные и давления), раздражаемые от смещения тела, изменения тонуса мышц и т. п.; в) зрительные рецепторы воспринимают смещающиеся пространственные ориентиры — горизонт, облака, ландшафт и пр.; г) рецепторы слизистых и серозных оболочек органов брюшной полости раздражаются при натяжении брюшины, смещении внутренних органов. Наиболее специфическими и чувствительными к восприятию ускорений являются рецепторы вестибулярного аппарата, пороговая величина раздражения которого равна 0,01 g. Для кинетозов характерны нарушения координации движений, головокружение, тошнота, рвота, бледность, холодный пот, снижение артериального давления (рис. 4), брадикардия, подергивание глазных яблок — нистагм (см. схему «Патогенез кинетозов»). Основным звеном в патогенезе кинетозов является раздражение двигательных ядер блуждающего нерва (отсюда все вегетативные вагальные симптомы) и вестибулярных ядер Дейтерса и Бехтерева (обусловливающих асимметрию тонуса мышц шеи и спины, нарушение координации движений и нистагм). Кинетозы сопровождаются неприятными ощущениями, но, как правило, они редко ведут к смерти. Другим видом действия на организм кинетической энергии является действие ударных ускорений.
Человек действию ударных ускорений подвергается при падении с высоты, прыжках с парашютом (при раскрытии парашюта и приземлении), катапультировании, аварийных посадках и т. д.
Характерной особенностью действия ударного ускорения является его кратковременность, не превышающая 1 секунды, а иногда десятых и сотых долей секунды. При падении тело Летит с прямолинейным положительным ускорением 1 g (9,8 м/сек1). В момент касания земли или другой твердой поверхности движение тела резко замедляется (практически прекращается) и возникает отрицательное прямолинейное ускорение, направленное при падении на ноги от ног к голове. Механические силы, вызванные им, будут действовать в противоположном направлении (про-тивоудар). Именно эти силы определяют, например, перелом основания черепа при падении на ноги.,
Основным результатом действия ударного ускорения является деформация с микро- и макроструктурными изменениями в органах и тканях (разрывы тканей, переломы костей и т. п.)Повреждающий эффект ударного ускорения зависит также от площади приложения сил: чем она больше, тем больше устойчивость организма к повреждению. Так, если воздействие механических сил при ударном ускорении будет распределено на площади в 0,12 м2, то человек в состоянии перенести без особых повреждений ускорение в 45 g; если площадь приложения сил будет около 0,5 м3, то выносливость увеличивается до 150 g. В связи с развитием аэронавтики и космонавтики организм человека оказывается в условиях действия больших и разнозначных ускорений. В условиях космических полетов особое значение приобретает действие на тело и особенно на голову человека сил, сообщающих ускорение Кориолиса4. Например, при недостаточной стабилизации вращательное движение космического корабля может происходить последовательно или одновременно вокруг трех осей. Возникающее при этом ускорение Кориолиса сообщается голове космонавта при ее смещении относительно оси вращения кабины космического корабля. Суммация этих сил с большими ускорениями, создающими перегрузки5 в условиях космического полета, оказывается причиной нарушения многих функций организма.
Болезнетворное действие больших ускорений, создающих перегрузки, определяется направлением действия ускорения и продолжительностью его действия.
Для прямолинейных ускорений, направленных поперечно к длиннику тела человека, повреждающий эффект возрастает в пределах от 3 до 12 g, что считается пределом переносимости при действии его около 1 минуты. Однако при более кратковременном действии (0,04— 0,05 секунды) переносимы ускорения порядка 35—40 g.Радиальные ускорения дают болезненный эффект при меньших величинах и более кратковременном действии.
Каудо-краниальное направление радиального ускорения имеет предел переносимости около 4,2 g. Наиболее тяжело переносится кранио-кау-дальное направление ускорения (табл. 4).
В кранио-каудальном направлении
Некоторое отяжелевие конечностей, чувство прижатия к сиденью
Резкое отяжеление. встать с сиденья почти невозможно, затруднение дыхания
Побледнение лица Затуманивание зрения—«серая вуаль» перед глазами
Утрата периферического зрения, «черная пелена» перед глазами. Тахикардия, инспираторная одышка. Судороги в икроножных мышцах Внезапная потеря сознания
В каудо-краниальнои направлении
1 |
Несколько |
Ощущение давления привязных ремней |
1,5 |
минут |
Чувство легкого давления в различных участках головы |
|
||
2 |
10 секунд |
Сильное давление в области темени. Давление на диафрагму. Боль в глазах, слезотечение, головокружение |
2,5 |
Секунды |
Пульсирующее давление в голове. Давление на диафрагму затрудняет дыхание, поле зрения окрашивается |
|
До 1 секунды |
в красный цвет |
4 |
Чувство сильного прилива к голове, режущая боль в глазах, сильное слезотечение, «красная пелена» — все окружающее окрашено в красный цвет. Нарушения мозговых функций, как при сотрясении мозга |
Ввиду тяжести субъективных ощущений большие ускорения в кранио-каудальном направлении у людей не испытывались.
Интенсивность нарастания ускорения также определяет тяжесть поражения. К ускорениям, медленно нарастающим, выносливость больше, так как в этих условиях успевают развернуться физиологические механизмы компенсации.
Выносливость к ускорениям и перегрузкам повышается под влиянием тренировки, а также при использовании специальных противоперегру-зочных костюмов, создающих препятствие для оттока крови в брюшную полость и нижние конечности, что замедляет анемизацию головы и других частей тела, расположенных выше уровня сердца.
Патогенез расстройств, вызываемых ускорением и перегрузками. Основные специфические расстройства возникают в системах кровообращения и дыхания и зависят от направления действия ускорения.
Нарушения в системе кровообращения состоят в перераспределении крови под влиянием механических сил. Если ускорение действует в направлении от ног к голове (взлет вверх) и перегрузка превосходит компенсаторные возможности регуляторов кровообращения, то в голове и части тела выше уровня сердца возникает анемизация за счет увеличения гидростатического давления крови и невозможности в этих условиях сердцу как насосу, перегоняющему кровь, преодолеть сопротивление.
Расстройства зрения, помрачение и потеря сознания являются следстви- ем острого кислородного голодания клеток коры головного мозга. Если же ускорение действует от головы к ногам (прыжок с парашютом) происходит перемещение крови из сосудов живота и нижних конеч- ностей в сосуды верхней части тела и головы. Переполнение артериаль- ных сосудов головного мозга кровью приводит, с одной стороны, к увеличению давления в них, с другой — к повышению внутричерепно- го давления, чему способствует и перемещение части спинномозговой жид- кости в желудочки головного мозга. i
Приток венозной крови из сосудов нижних конечностей и внутренних органов в правое сердце значительно облегчен, правое сердце и малый круг кровообращения оказываются переполненными кровью и работа сердца значительно затрудняется.
Возникающая при ускорении центробежная сила вызывает также некоторое смещение кожи и внутренних органов, деформацию клеток отдельных областей тела. Смещение внутренних органов неизбежно вызывает натяжение связочного аппарата • этих органов и раздражение заключенных в них нервных рецепторов. Смещение кожи, сухожилий и пр. вызывает раздражение проприорецепторов и рецепторов кожи. Перемещение крови в сосудистой системе при длительном действии умеренных ускорений ведет к раздражению ангиорецепторов. Все эти раздражения обусловливают возникновение ряда сложных рефлекторных реакций.
Если ускорение действует поперек тела, т. е. в направлении спина — грудь (или грудь — спина), на первый план выступают расстройства со стороны дыхательной системы. При ускорении порядка 5—6 g наблюдается увеличение объема дыхательного воздуха и минутного объема дыхания. При приближении ускорения к критической величине (12 g) дыхание резко учащается, объем дыхательного воздуха, минутный объем дыхания и жизненная емкость легких уменьшаются. Возникает кислородное голодание.
Невесомость. Невесомость может быть частичной (остается только доля обычного механического напряжения) и полной (вес исчезает). При невесомости механическое напряжение структур тела уменьшается (при перегрузках увеличивается); прекращается также механическое воздействие на механорецепторы, связанное с гравитацией.
Под влиянием невесомости в организме возникают сенсорные, двигательные и вегетативные изменения.
Сенсорные изменения проявляются в нарушении или затруднении ориентации— головокружении, ощущении крена, «перевернутости» и пр. В возникновении этих реакций, вероятно, большую роль играет измененная афферентация с рецепторных зон ряда анализаторов: проприоцептивных, вестибулярных, кожных и др. Нарушение функциональной системности в работе анализаторов, ослабление в условиях невесомости реципрокных влияний с отолитового аппарата на функции полукружных каналов, и, наконец, влияние ускорения Кориолиса могут вызвать космическую форму укачивания. У здорового человека адаптация возникает относительно быстро. Большую роль при этом играет зрительный анализатор.
Двигательные изменения выражены не столь резко — работоспособность космонавтов в условиях невесомости в общем сохраняется, хотя точность движений несколько снижается. В различной степени нарушается их координация, особенно тонкие коэрдинационные акты, уменьшается мышечная сила рук. В эксперименте показано, что в невесомости меняется как тонус поперечнополосатых мышц, так и их биоэлектрическая активность, например биопотенциал мышц шеи снижался с 40 до 25 мкв и ниже.
Интересны изменения в костном аппарате — повышенное выделение из организма Са++ приводит к декальцинации костей и снижению образования гемоглобина в костном мозге. Процесс декальцинации, по-видимому, является результатом непосредственного влияния невесомости на костный скелет организма в направлении уменьшения его истинного веса, как у животных, живущих при меньшей степени гравитации. Например, у всех морских животных, испытывающих в воде меньше гравитационных сил, вес скелета относительно общего веса тела значительно меньше.
Вегетативные изменения в условиях невесомости довольно выражены. Характерна большая изменчивость физиологических показателей. Кровяное давление неустойчиво, чаще снижено. Со стороны сердца вначале наблюдается тенденция к тахикардии, а в более поздние периоды — брадикардия, по-видимому, в силу функционального приспособления сердца к уменьшенной механической нагрузке.
Дыхание, вначале несколько учащенное, быстро нормализуется и далее замедляется. Функции пищеварительного и выделительного органов, по-видимому, существенно не меняются. Со стороны крови отмечены общий лейкоцитоз, повышение ее свертываемости и увеличение содержания Са++. Менялось соотношение белковых фракций крови — увеличивались альфа-1- и альфа-2-глобулины и уменьшался альбумин.
1
2
3
4
5